Aszimmetrikus vonal. Ohmikus és kapacitív aszimmetria

Kiegyensúlyozatlan szalagvezetékes távvezeték

Az aszimmetrikus csíkátviteli vezeték vagy mikroszalagvezeték (12.3. Ábra, 12.4, a) egy szalagvezeték, amelyben az (1) vezetőt dielektromos réteg (2) választja el az általános fémezéstől (3). Egy ilyen vonal könnyen előállítható modern technológiai eljárások alkalmazásával, kis méretekkel, alacsony költséggel a sorozatgyártásban és nagy megbízhatósággal rendelkezik. Az elektromos és mágneses mezők erővonalainak eloszlását az ábra mutatja. 12.4 , b. A tervezés nyilvánvaló egyszerűsége ellenére az inhomogén dielektromos közeggel rendelkező mikroszalag vonal jellemzőinek pontos elemzése meglehetősen nehéz. A vonaljellemzőket általában kvázi T-hullám terjedésének feltételezésével számítják ki. Szigorúan véve egy észrevehető diszperzióval rendelkező vegyes hullám terjed a vonalban, ami frekvenciával megváltoztatja paramétereit. A frekvenciafüggő paraméterek pontos meghatározása akkor lehetséges, ha számítógépen numerikus módszerekkel megoldanak egy határérték-problémát.

Rizs. 12.3. Kiegyensúlyozatlan szalagos távvezeték -kialakítás

Rizs. 12.4. Az aszimmetrikus szalag távvezeték kialakítása (a) és az elektromos és mágneses térerősségű vonalak eloszlása ​​(b).

Az NPL esetében a hullámimpedancia és más paraméterek kiszámítása nehezebb feladat, mint az SPL esetében. A fő különbség az, hogy az NPL nyitott szerkezet, és szigorú elméletének felépítése kiderült, hogy számos bonyolult probléma megoldásához kapcsolódik a diffrakció és a számítási elektrodinamika matematikai elméletében. Ugyanakkor a különböző hozzávetőleges eredmények nagyon hasznosnak bizonyultak számos alkalmazás esetében. Az egyik ilyen megközelítés magában foglalja az úgynevezett Oliner modell használatát. Ez a modell azon alapul, hogy összehasonlítjuk a szubsztrátum relatív dielektromos állandójával rendelkező valós vonal jellemző impedanciáit ε rés egyenletesen töltött hullámvezető mágneses oldalfalakkal. Sőt, ennek a hullámvezetőnek a kitöltése értéket képvisel ε eff- effektív relatív dielektromos állandó, amely eltér a ε r .A mennyiség ε eff meghatározza a fázissebességek egyenlőségét mindkét vonalban. Hatékony szélesség W eff Az Oliner modell NPL -jét az eredeti vonal és a modell hullámimpedanciájának egyenlősége határozza meg.

A hullámimpedancia meghatározásához számos közelítő összefüggést kapunk Z BAN BENés a hatékony relatív permittivitás ε eff kvázi-statikus közelítésben. Tehát a hullám ellenállása Z BAN BEN alacsony hibával (± 1%) kiszámítható 1 esetén ε r16 és geometriai méretek a területen.

Széles vezetőkhöz ()

és keskeny vezetőknél ()

, (12.8)

ahol a paraméter ε eff egyenlő:

Az MSL veszteségeit rendszerint veszteségekre osztják a szubsztrát dielektrikumában, a fémes vonal elemekben, és a sugárzásban a környező térbe a felszíni és térbeli hullámok miatt. Az aljzat fém- és dielektrikum -veszteségeinek kiszámításához meglehetősen egyszerű számított összefüggések ismertek. A sugárzási veszteségek általában a PLP különböző inhomogenitásaival járnak. Tehát ez lehet egy vonalszakadás vagy annak kanyarodása; lyuk a középső vezetőben; egy másik vonal mellett található (ebben az esetben csatlakoztatott PLP -kről beszélnek).

A dielektromos veszteségek miatti csillapítási tényezőt a következő képletek határozzák meg:

; [dB / m] (12,11)

ahol , ahol a frekvencia [GHz].

Ha a vezető véges vastagságát vesszük figyelembe, az arány helyett W/ D helyettesíteni kell az értéket W * / D:

, (12.12)

. (12.13)

Függőség Z BAN BEN a különböző értékek arányáról ε r(az 1. görbe megfelel ε r = 2,2; 2. görbe - ε r = 4,0; 3. görbe - ε r = 6,0; 4. görbe - ε r = 9.6) ábrán látható görbék mutatják. 12.5. E görbék elemzése azt mutatja, hogy a mennyiség Z BAN BEN az MPL csökken a növekedéssel W, ε rés a hordozó vastagságának csökkenésével D.

A számítások azt mutatják, hogy az MPL paraméterek értékeihez W= 1 mm, D= 1 mm, polycor alapján készült ε r = 9,6, jellemző impedanciája körülbelül 50 ohm.

Egy szigorúbb elemzés azt mutatja, hogy nem tiszta T-hullám terjed az MPL-ben, ezért a jellemző impedancia és a hatékony dielektromos állandó a működési frekvenciától függ. Ezt az összefüggést varianciának nevezik. A fentebb bemutatott számított arányoknál, ha figyelembe vesszük a szórást, ki kell cserélni.

Rizs. 12.5. A hullámellenállás nagyságának függése a tervezési paraméterektől és mérettől.

Számos kísérleti adat általánosítása alapján a következő empirikus képletet kaptuk, amely lehetővé teszi a gyakoriságtól való függőség figyelembevételét:

, (12.14)

, (12.15)

ahol f- működési frekvencia [méret GHz -ben], méret Wés D arányos mennyiségben.

A (12.14) és (12.15) képlet szerinti számítások pontossága nem rosszabb, mint 2% at és mm.

Csillapítási együttható  m a fémben a következő közelítő képletek határozzák meg:

(12.17)

ahol a a mikroszalagos vezetékek gyártásához használt anyag vezetőképessége, a réz vezetőképessége.

(12.18)

ahol ; ; ; ; .

Ábrán. A 12.6. Ábra a microstrip átviteli vonal csillapítási együtthatójának függvényét mutatja a paraméterek értékeinek frekvenciájától  r = 9,6, D = l mm, = 75 Ohm (1. görbe) és = 50 Ohm (2. görbe) Látható, hogy a frekvencia növekedésével a csillapítási együttható a törvény szerint növekszik   f. A hullámimpedancia növekedésével a veszteségek is nőnek az összes többi paraméter egyenlőségével. A valódi microstrip áramkörök árnyékoló tokban vannak elhelyezve. Ebben az esetben a szalagtól végtelen távolságban elhelyezkedő határok vezetésének idealizált koncepciója számos esetben pontatlannak bizonyul. Azonban úgy kell tekinteni, hogy ha az árnyékoló test nagyobb távolságra helyezkedik el, mint 10  W, akkor egy ilyen távvezeték paraméterei meghatározhatók az árnyékolás nélküli vonalakra vonatkozó fenti képletek segítségével.

A valódi mikroszalagos vonalakban a csillapítás az alap érdessége, a vezető és az aljzat közötti ragasztó alréteg véges vastagsága, valamint számos egyéb, fent nem figyelembe vett tényező miatt növekszik.

Rizs. 12.6. A microstrip átviteli vonal csillapításának frekvenciától való függése.

ahol az érték f kr GHz -ben kifejezve és D - mm -ben.

A folyamatos oszcillációk módjában a mikroszalagos vonal veszteségei, valamint a hordozóról történő hőelvezetés intenzitása határozzák meg a dielektromos szilárdságot. A zafír szubsztrátumú vezetékhez tartozó határoló átlagos teljesítmény hozzávetőleges értéke 80-100 W , és a korlátozó impulzus teljesítmény (50 -nél nagyobb jelciklus -ciklussal) több kilowatt.

A fentiekből kitűnik, hogy a mikroszalag vonal elektromos jellemzőit geometriai méretei határozzák meg. Az aljzat vastagságának csökkenése biztosítja: alacsony sugárzási veszteségeket, a felületi hullámok gerjesztésének valószínűségének csökkenését, a szerelési sűrűség növekedését. Azonban, ha más dolgok egyenlők, az állandó hullámellenállás fenntartásához csökkenteni kell W, ami viszont a vezető veszteségeinek növekedéséhez vezet. Ezenkívül a paraméterek kis értékei esetén Dés W a kielégítő elektromos teljesítmény eléréséhez szükséges eljárási tűréseket nehéz elérni. Választáskor kompromisszumos döntés D az aljzatvastagság standard értékeinek elfogadott száma a mikroszalagos vonalaknál: D = 0,25; 0,5; 1 mm.

Vessünk egy pillantást a mikroszalag -vonal egy másik geometriai méretének - a vezető vastagságának - meghatározására. A mikroszalagvezeték vezetőjében az áram elsősorban a vezető szubsztrátum felőli oldala mentén áramlik, és egy rétegben koncentrálódik, amelynek vastagsága megközelítőleg megegyezik a bőrréteg vastagságával. A vezető alacsony veszteségeinek biztosítása érdekében szükséges, hogy a vezető és a földelt lemez vastagsága körülbelül 3-5 bőrvastagság legyen.

A legmegbízhatóbb kiegyensúlyozatlan kapcsolatok koaxiális kábellel készülnek, de drágák. Az egyvégű vezetékek másik hátránya a közös vezetékben lévő magas zajszint. Ezek a hátrányok a szimmetrikus kommunikációs vonalakon gyakorlatilag nincsenek.

A kiegyensúlyozott vonalak két, közös vezetőtől elkülönített vezető. Mind a bemeneten, mind a kimeneten a szimmetrikus vonal a jellemző ellenállásra van terhelve, és a terhelés szimmetrikusan kapcsolódik a közös vezetőhöz.

Általában a kiegyensúlyozott vonalak sodrott pár formájában készülnek (lásd 114. ábra), amelynek jellemző (jellemző) impedanciája általában körülbelül 130 ohm.

114. ábra Szimmetrikus kommunikációs vonal.

A kiegyensúlyozott vezeték fokozott zajállósággal rendelkezik annak a ténynek köszönhetően, hogy mindkét vonalvezető azonos ellenálláson keresztül csatlakozik az áramkör közös vezetőjéhez. A vonal normál működésének megszervezéséhez a jelet a vonal mindkét vezetőjében kell továbbítani antifázisban, ami azt jelenti, hogy ha a vonal egyik vezetőjének bemenetén lévő jel magas szintű, akkor a a másik vezetőnek a jelnek alacsony szintűnek kell lennie.

Ez történhet két inverterrel az átvitelkor, és ennek megfelelően egy RS flip-flop-al, amikor fogadja (115. ábra).

115. ábra Szimmetrikus kommunikációs vonal TTL elemekkel.

A távadóként használt logikai elemeknek nagyobb terhelhetőséggel kell rendelkezniük, például 155LA6 vagy a 155LP7 mikroáramkörön alapuló tranzisztoros fokozatok (116. ábra).

116. ábra Távadó a 155LP7 mikroáramkörön.

Az ábrán a következő jelöléseket alkalmazzák: D - adatbevitel, C - szinkronbemenet, A - kommunikációs vonal bemenete. Mivel a szimmetrikus kommunikációs vonal normál működéséhez a jeleket parafázis kóddal kell eljuttatni a vonalvezetőkhöz, a bal oldali áramkörben a tranzisztorokat emitterkövetők kötik össze, és az inverziót az alsó 2I-NOT elem végzi. . A jobb oldali áramkörben az egyik tranzisztor be van kapcsolva az emitterkövető áramkör szerint (nincs inverzió), a másik pedig egy kapcsolóval (inverzió van). Az illesztéshez a jellemző impedancia felével egyenlő ellenállásokat használnak terhelésként mindkét áramkörben.

Szimmetrikus kommunikációs vonalak vevőjeként szükség van olyan eszközök használatára, amelyeket az információk parafázisú megjelenítésére terveztek, és a bemeneten hiszterézis van.

35. előadás.

1. Digitális-analóg és analóg-digitális átalakítók.

Elektronikus eszközök, amelyek célja a változó értékek ábrázolásának megváltoztatása. Az információ bemutatásának analóg és digitális formái léteznek. Az analóg ábrázolási forma az, hogy bármely változót folyamatosan változó mennyiség képvisel. Ilyen például az elektromos feszültség vagy áram bármelyik áramkörben. Valóban, az elektromos áramkörben lévő áram felveheti az áramkör paraméterei által meghatározott értéket, de ezen értékek száma végtelenül nagy. A digitális ábrázolási forma abban áll, hogy egy változó értékét a pozicionális számrendszer többjegyű száma reprezentálja. Ebben az esetben a változó értékeinek számát a változó ábrázolásának hibája határozza meg. Tehát ha egy változót négy számjegyű tizedes egész szám képvisel, akkor az ábrázolási hiba alacsony rendű egység, és a változóértékek száma 10 000.

Az átviteli paraméterek mellett a befolyásolási paraméterek hatalmas befolyással vannak a kiegyensúlyozott kábelek elektromos jellemzőire is.

BEFEKTETÉSI PARAMÉTEREK

Az ilyen hatások csökkentésének fő módja a rézpár magjainak csavarása. A legszigorúbb követelményeket e tekintetben a strukturált kábelrendszerekben (SCS) írják elő, széles működési frekvenciákkal: a vezetékek csavarodásának hiánya legfeljebb két hüvelyk távolságban lehet két kábel csatlakozási pontjától szegmensek.

Az áthallás értékelésének mértéke a Near End Crosstalk (NEXT) és a Far End Crosstalk (FEXT). Ezek a paraméterek lehetővé teszik a kiegyensúlyozott kábelpárok nagy sebességű adatátvitelre való alkalmasságának értékelését. Átmeneti csillapítás A NEXT és a FEXT kifejezhető a befolyásoló áramkört szolgáltató P 1 generátor és az érintett áramkör P 2 interferencia teljesítménye közötti teljesítmény logaritmusával, azaz 10 lg (P 1 / P 2) dB vagy a jelzett p 1 - p 2 pontok szintkülönbségeként.

Érdemes emlékeztetni arra, hogy a kommunikációs vonal tetszőleges X pontjában a jel szintjét vagy interferenciáját px = 10lg (P x / 1mW) dB értékre becsülik. Itt P x a jel teljesítménye az X pontban. Néha a dBm jelölést használják dB helyett annak hangsúlyozására, hogy az 1 mW jel teljesítményt választják referencia teljesítménynek. Az alábbiakban a dB rövidítést fogjuk használni.

A NEXT értékét az egyik pár jeladójának kimenetén lévő jelszintek és a másik vevőjének bemenetén létrehozott interferencia közötti különbség becsüli, ugyanazon a ponton mérve, azaz NEXT = p 10 - 20. o.

A NEXT paraméter meghatározó a kommunikációs vonal egykábeles módjában, amikor ellentétes átviteli irányú jeleket továbbítanak egy kábelpáron keresztül. Kulcsfontosságú szerepet játszik azokban az esetekben is, amikor a visszhangszűrést arra használják, hogy elválasszák az azonos páron keresztül továbbított jeleket az ellentétes irányoktól. Mint tudják, az ellentétes átviteli irányú jelek spektruma teljesen (például HDSL esetén) vagy részben (ADSL esetén) egybeesik. Korábban a hazai szakirodalomban az A 0 megjelölést használták a NEXT paraméterhez.

A FEXT értékét az egyik pár jeladójának kimenetén lévő jelszintek és a másik vevő bemenetén létrehozott interferencia közötti különbség alapján becsüljük meg. A NEXT -től eltérően azonban a FEXT mérésnél az érintett pár adója és az érintett pár vevője az átviteli vonal ellentétes pontjain találhatók.

A FEXT egy meghatározó paraméter egy kommunikációs vonal kétkábelű üzemmódjában, amikor az átviteli irányok ellentétes irányú jeleit különböző kábelek párain keresztül továbbítják. Kulcsfontosságú, ha az FDM -et arra használják, hogy elválasszák a jeleket az ugyanazon páron átvitt ellentétes irányokból (például ADSL vagy VDSL rendszerekben). Ekkor az ellentétes átviteli irányú jelek spektrumai nem fedik egymást, és a közel végén nincs átmeneti hatás. Korábban a FEXT paramétert általában A L -nek nevezték.

Ha minden más egyenlő, a FEXT értéke lényegesen magasabb, mint a NEXT, mivel az első esetben a befolyásoló jel csillapításon megy keresztül a kommunikációs vonalon, a másodikban pedig közvetlenül érinti az érintett párt.

A növekvő L vonalhosszúságú NEXT paraméter először csökken, majd stabilizálódik: egy bizonyos hosszúságtól kezdve a távoli területekről érkező interferenciaáramok annyira gyengék, hogy gyakorlatilag nem befolyásolják a NEXT értéket. Más a helyzet abban az esetben, ha a kölcsönös hatások áramai a túlsó végén hozzáadódnak - a vonal hosszának növekedésével minden szakasza azonos zajértékeket vezet be. Az áthallás a frekvencia növekedésével csökken, a NEXT évtizedenként 15 dB, a FEXT pedig 20 dB / év sebességgel csökken. A FEXT frekvenciafüggőségének alacsonyabb meredekségét azzal magyarázzák, hogy a frekvencia növekedésével nő a vonal távoli szakaszaiból a közeli végbe érkező átmeneti zavaró áramok csillapítása.

A figyelembe vett NEXT és FEXT paraméterek mellett a strukturált kábelezési rendszerek értékelésének gyakorlatában két újat is széles körben alkalmaznak - az ACR és az ELFEXT, amelyekről részletesebben foglalkozunk.

A Csillapítás-áthallás arány (ACR) egyenértékű a jel-zaj aránygal a NEXT-közeli áthallásnál, azaz becslésként szolgál a vevő bemenetén a csillapított jelvonalhoz és a közeli áthallási interferenciához. Az ACR a NEXT és a kábel csillapítása közötti különbség logaritmikus mértéke. Ha például az ACR érték 10 dB, akkor ez azt jelenti, hogy a vevő bemenetén lévő NEXT interferencia teljesítmény 10-szer kisebb lesz, mint a kívánt jel teljesítmény, azaz a jel-zaj arány 10 lesz.

Hagyja, hogy a kommunikációs rendszer egykábeles üzemmódban működjön, és az A és B pontban az adók kimenetein lévő jelszintek azonosak és 0 dB. Ha az f frekvencián a vonalcsillapítást k jelöli, akkor a NEXT áthallásnál ugyanazon a frekvencián a p c jel és a p p áthallás szintje az A vevő bemenetén rendre a k és NEXT lesz.

Ekkor ACR = p с - p p = KÖVETKEZŐ - a k.

Az ACR paraméter gyakorlati jelentése világosabbá válik, ha az egyensúlyozott pár (a), áthallás (NEXT) és paraméter (ACR) csillapításának frekvenciajellemzőit egy grafikonon mutatjuk be. Az a frekvencia, amelyen a csillapítás és a NEXT értékei megegyeznek (ebben az esetben 100 MHz -rel egyenlő), meghatározza a működési frekvenciatartomány felső határát. A határérték feletti frekvenciákon a NEXT interferencia teljesítmény meghaladja a jel teljesítményét.

Az Equal Level Far End Crosstalk (ELFEXT) fizikai jelentése ugyanaz, mint az ACR. Az egyetlen különbség köztük az, hogy az ACR a NEXT -hez, míg az ELFEXT a FEXT -hez kapcsolódik. Az ELFEXT paraméter kritikus fontosságúvá válik azokban az esetekben, amikor ugyanazon rendszer több adója egy irányban továbbít egy kábelen található párokon keresztül.

Ebben az esetben ELFEXT = FEXT - a k.

Meg kell jegyezni, hogy korábban a hazai szakirodalomban az ELFEXT paraméterhez, amelyet a túlsó végén az átmeneti hatások elleni védelemnek neveztek, az A z jelölést használták.

Az ACR és a FEXT paramétereken kívül két további paramétert is használnak-PS-ACR (Power Sum ACR) és PS-ELFEXT (Power Sum ELFEXT), figyelembe véve a többi kábelpár összes hatását ezen a páron.

VONAL ASZIMMETRIÁJA

Az aszimmetria egyben átviteli paraméter is, mivel azt egy pár paraméterei határozzák meg, és befolyásolja annak teljesítményét, valamint befolyásoló paraméter, mivel befolyásolja a többi pár közötti átmenetet.

Minden kiegyensúlyozott vonalat a talajhoz képest bizonyos módon kell kiegyensúlyozni. Az áramtól függően - közvetlen vagy váltakozó - kétféle aszimmetria különböztethető meg.

Az egyenáramú aszimmetriát a szimmetrikus vonal magjainak ellenállása közötti különbség relatív értéke határozza meg, és nem haladhatja meg az 1%-ot. A rezisztív egyensúlyhiány jelenléte a vonalban, egyenlő a magjai váltakozó áramon mért ellenállásának különbségével, úgy értelmezhető, mint egy további aluláteresztő szűrő beépítése a dR hosszirányú kar ellenállásával. Az ellenálló komponens mellett a vonal hosszanti egyensúlytalansága általában tartalmaz egy kapacitív komponenst; felmerülhet például a különböző párok vezetékeinek véletlen kereszteződése miatt a kábelek csatlakozási pontjain. Ez az alkatrész a fent említett kiegészítő aluláteresztő szűrő keresztirányú kapacitásaként értelmezhető.

A váltakozó áramú hosszanti egyensúlytalanság mértékét a hosszanti konverziós veszteség (LCL) határozza meg. A sodrott érpárú vezetékek hosszirányú egyensúlyhiányának okai lehetnek a kábelvezetők (csavaró- vagy forrasztási pontok, elosztószekrények stb.) Csomópontjában laza érintkezés. A hosszanti egyensúlytalanság problémája nem tekinthető megoldottnak, még akkor sem, ha a szóban forgó pár hosszirányú aszimmetriája normalizált. Ez a tény szükséges, de még nem elegendő feltétel az adott kábel hosszanti aszimmetriájának megoldásához. Az elégségesség feltétele a köteg vagy csavar minden párjának kötelező ellenőrzése, hogy megfelelnek -e a hosszirányú aszimmetria normáinak. A tény az, hogy bármilyen egyensúlyhiány, még egy működésképtelen párban is, interferenciaforrás minden működő pár számára, ami a teljesítményük csökkenéséhez vezet.

Jelátvitel kommunikációs vonalakon keresztül.

Különösen fontosak az elektromos áramkörök, amelyeken keresztül a jelek továbbításra kerülnek a nyomtatott áramkörön lévő áramkörök bemenetei és kimenetei, valamint a különböző táblákon és különböző esetekben elhelyezett különböző számítógépes eszközök között.

Az ilyen elektromos áramköröket kommunikációs vonalaknak nevezzük. A legtöbb kommunikációs vonal kiegyensúlyozatlan.

A 105. ábra az aszimmetrikus kommunikációs vonalak típusait mutatja: a - egyvezető, b - sodrott pár, c - koaxiális kábel

105. ábra Kiegyensúlyozatlan kommunikációs vonalak.

Egyvezető - A nyomtatott áramkörökön széles körben használt közös kommunikációs vonal, az adó kimenete és a vevő bemenete egyetlen vezetékkel van összekötve, és az áramkör elektromosan le van zárva a nyomtatott áramköri lap közös vezetőjén keresztül. Az egyvezetékes kommunikációs vonal előnye az egyszerűség, a hátránya pedig az, hogy nagy mennyiségű interferencia lép fel a nyomtatott áramköri lap közös vezetőjében, és befolyásolja az átvitt jelet.

Csavart érpár - két szigetelt vezető össze van csavarva, az egyik a jelek adóját és vevőjét köti össze, a második pedig az elektromos áramkör lezárására szolgál. Ha a nyomtatott áramkörön csavart érpárt használnak, az információtovábbítás zajállósága jelentősen megnő, de ennek a kialakításnak a költsége magasabb, mint egyetlen vezetéké.

A koaxiális kábel egy speciális kialakítás, amely egy középső vezetőből áll egy szigetelő burokban, amelynek tetején egy hengeres árnyékoló vezeték található.

Érdemes figyelembe venni a jelvisszaverődés hatását, ha a kommunikációs vonal hosszú vonalként működik, és ezt a feltétel teljesülése határozza meg

Hol van a jel terjedési ideje a kommunikációs vonalon, az impulzusjel időtartama.

Amikor ez az egyenlőtlenség teljesül, a vonal végeiről visszavert jelek nem befolyásolják az impulzus alakját, azaz egy ilyen sort nincs értelme hosszú sornak tekinteni. Figyelembe véve, hogy a jelek terjedési sebessége az összekötő vonalakban körülbelül 25 cm / ns, és a TTL elemek kimenetein kialakított sorozat éleinek időtartama 2 és 20 ns között, meg lehet határozni a hosszúságot azon csatlakozóvezetékek közül, amelyeknél a jelzett egyenlőtlenség teljesül. A TTL sorozatokra vonatkozó adatokat a 16. táblázat tartalmazza.

16. táblázat

Ha feltételezzük, hogy ez a jelforrás kimeneti ellenállása, a kommunikációs vonal jellemző impedanciája, a vonal kimenetéhez csatlakoztatott terhelési ellenállás, akkor a vonal bemenetén (az A pontban) lévő feszültség a következő képlettel határozható meg , hol van az adóelem kimeneti feszültsége. A jelek hosszú vonal mentén történő továbbítása során a kommunikációs vonal végéről érkező jelek és a hossza mentén tapasztalható inhomogenitások tükröződnek. A reflexiós együttható a vonal bemeneténél (az A pontnál) a relációval becsülhető meg

és a vonal kimeneténél (a B pontban) -

A visszavert hullám nagyságát a beeső hullám nagyságának és a visszaverődési együttható szorzataként határozzák meg.

Tekintsük példán keresztül a tükröződés hatását a jelátvitel minőségére két logikai elem közötti kommunikációs vonalon keresztül, a következő paraméterekkel: ,,, logikai elem - az adó 4V feszültségszinttel megváltoztatja a kimeneti állapotot nulláról egyre . A reflexiós együtthatók az értékeket és.

Amikor elemet kapcsolunk a vonal bemenetén (az A pontban), akkor van

Ez a jel a sor végére érkezik, és tükröződik, a sor végén (a B pontban) lesz, és a termék egy visszavert hullám, amely a sor elejére érkezik, és újra tükröződik. Ebben az esetben a sor bemeneténél megkapjuk

A számítási eredményeket grafikonok formájában a 106. ábra mutatja.

Amint a grafikonon látható, a vonal bemenetén és kimenetén lévő jel egyenletesen növekvő feszültség, amelynek formája csak jel késleltetéshez vezet az időben. Más ellenállási arányok mellett azonban a hullámforma komolyabb változásokon megy keresztül, amelyek hibás működéshez vezethetnek. Tekintsük a következővel való működést:, a többi paraméter megegyezik az előző példával. A reflexiós együtthatók az értékeket és.

106. ábra Grafikon a feszültségváltozásokról a végén

A legrosszabb arány akkor lesz, ha a visszaverődési együtthatók a vonal mindkét végén egyetlenek és különböző előjelekkel, az információ teljes elvesztése lehetséges.

107. ábra. A kommunikációs vonalon keresztüli jeltovábbítás ütemezése.

A jelek ilyen torzulása, ha hosszú sorokon keresztül továbbítják őket, a teljes számítástechnikai eszköz megbízhatóságának csökkenéséhez vezet. A hosszú sorok torzításának csökkentése érdekében össze kell hangolni őket a jeladókkal és -vevőkkel.

Digitális kommunikáció előfizetővel és digitális modemekkel

A múlt század legtöbb évében az előfizetői telefon csatlakoztatása telefonközponthoz (vagy "a kommunikációs vonal helyi szakaszához", "utolsó mérföld") rézhuzallal ("csavart érpár", csavart) történt. pár), földalatti gyűjtőkbe rejtve vagy a levegőben nyújtva.

A használt sávszélesség sokáig nem haladta meg a 3 kHz -et, amit az analóg terminálok korlátoztak. A csavart érpár azonban természeténél fogva sokkal nagyobb sávszélességre képes, és képes video- vagy szélessávú adatokat szállítani rövid távolságon keresztül. Új technológiákat (ISDN és ADSL) fejlesztettek ki a meglévő infrastruktúrán belüli jobb teljesítmény biztosítása érdekében.

Ráadásul az 1990 -es években. A kábeltelevíziós társaságok sokat fektettek az alternatív otthoni kapcsolatokba. Itt csavart érpáras technológiákat, valamint száloptikai és koaxiális kábeleket használtak. A legtöbb esetben ezeket a kábelhálózatokat televíziós lefedettség biztosítására telepítették. Kommunikációs képességeik és nagy sávszélességük azonban más digitális szolgáltatások nyújtására is felhasználhatók.

Az integrált szolgáltatások digitális hálózata (ISDN) túl sokáig a számítógépes hálózatok legjobban őrzött titkának tekinthető. Az ISDN már régóta rejtve van a telefonhálózatok (nyilvános kapcsolt telefonhálózat - PSTN) felhasználói előtt, mivel csak a telefonközpontok közötti kommunikációt biztosítja, és az előfizető továbbra is analóg csatornán keresztül csatlakozott a központhoz.

Az ISDN eredetileg két változatban volt elérhető:

Basic Rate (ISDN - BRI), más néven ISDN -2. A BRI otthoni felhasználóknak vagy kisvállalkozásoknak készült, és két "B-csatornából" (64 Kbps) áll az adatátvitelhez, és egy rejtett "D-csatornából" (16 Kbps) a vezérlő információkért. Két

A 64 kbps csatornák önmagukban vagy egymással összekapcsolva 128 kbps csatornát képezhetnek;

Elsődleges árfolyam (elsődleges árfolyam ISDN - PRI) vagy ISDN -30. A PRI 30 "B-csatornából" (minimum hat beállítható) áll, amelyek 64 kbps sebességűek, valamint egy 64 kbps-es "D-csatornából" a vezérlő adatokhoz. A B-csatornák egyetlen 1,92 Mbps csatornába tömöríthetők.

A British Telecomm (BT) 1998 végén tette meg első komoly kísérletét, hogy a BT Highway szolgáltatás bejelentésével ISDN technológiát juttasson el az otthoni felhasználóhoz. Ha az ügyfél előfizet egy ilyen szolgáltatásra, a meglévő telefonvonal megmarad, de a régi főcsatlakozót a Trunk modul váltja fel. Négy csatlakozóval, két analóg és két ISDN -vel rendelkezik, és egyszerre akár három beszélgetést is támogat. Az előfizető megtartja a régi analóg telefonszámot, és két további számot kap, egyet a második analóg porthoz, egyet pedig az ISDN vonalakhoz. A két fő különbség az otthoni és az üzleti szolgáltatások között az, hogy az utóbbi támogatja a többszörös előfizetői számozást (MSN), így az azonos ISDN-vonalhoz csatlakoztatott különböző eszközök különböző telefonszámokkal rendelkezhetnek, valamint új adatszolgáltatás (ISDNConnect) vagy mindig lassú kapcsolaton, amely az ISDN jelzőcsatornát használja.

Ugyanakkor az Internet-onepaTop BT, a BT Internet bejelentette a 128 Kb / s támogatást, lehetővé téve a felhasználók számára, hogy két ISDN vonalat használjanak egy nagy sávszélességű vonalként.

Az xDSL a digitális előfizetői vonal (DSL) különféle technológiáinak gyűjtőneve, amelyeket úgy terveztek, hogy a telefontársaságoknak utat nyújtsanak a kábel -TV üzletágba. Ez nem új ötlet-a Bell Communications Research Inc. 1987-ben fejlesztette ki az első digitális előfizetői vonalat, amely vezetékes kommunikáción keresztül video-on-demand és interaktív televíziót biztosít. Abban az időben az ilyen technológiák elterjedése nehéz volt az egész iparágra vonatkozó szabványok hiánya miatt.

Az XDSL technológiák upstream (letöltési) sebességet kínálnak 52 Mbps -ig és kimenő (offload) sebességet 64 Kbps -tól 2 Mbps -ig (és több), és számos módosítással rendelkeznek:

Aszimmetrikus vonal (ADSL);

Egysoros (SDSL);

Nagyon magas adatsebesség (HDSL).

A gyakorlat azt mutatja, hogy az ADSL (aszimmetrikus)

Digitális előfizetői vonal) a legígéretesebbek hazai használatra.

ADSL. Az ADSL hasonló az ISDN -hez - mindkettő megköveteli, hogy a vezetékes telefonvonalak ingyenesek legyenek, és csak korlátozott távolságon belül használhatók a helyi telefontársaságtól. A legtöbb esetben az ADSL sodrott érpárú kapcsolatokon is képes működni anélkül, hogy megszakítaná a meglévő telefonkapcsolatokat, ami azt jelenti, hogy a helyi telefontársaságoknak nem kell speciális vonalakat vezetniük az ADSL szolgáltatás biztosításához.

Az ADSL kihasználja azt a tényt, hogy mivel a hangkommunikáció nem veszi fel a szabványos sodrott érpárú kábelek teljes sávszélességét, lehetőség van nagy sebességű adatátvitel egyidejű biztosítására. Ebből a célból az ADSL a maximális 1 MHz -es vezetékes sávszélességet 4 kHz -es csatornákra osztja fel, amelyek közül az egyik csatornát a sima régi telefonrendszer (POTS) - hang, fax és analóg modem adatai - használják. A többi 256 elérhető csatorna párhuzamos digitális kommunikációra szolgál. A kommunikáció aszimmetrikus: 192 4 kHz -es csatorna szolgál a bejövő információkra, és csak 64 a kimenő csatornákra.

Az ADSL elképzelhető úgy, hogy a digitális adatok soros vonalát párhuzamos vonallá alakítja, ezáltal növeli a sávszélességet. A modulációs technika Discrete Multitone (DMT) néven ismert, a kódolás és a dekódolás a hagyományos modemhez hasonló módon történik.

A korábbi, Carrierless Amplitude Phase (CAP) nevű rendszer képes volt a teljes 4 kHz feletti sávszélességet egyetlen átviteli csatornaként használni, és előnye volt, hogy

Rizs. 3.9. ADSL modemen keresztül csatlakoztatott hálózat: / - telefonbemenet; 2 - analóg kimenet; 3 - digitális kimenet

A tulajdonság az, hogy közel van a QAM (Quadrature Amplitude Modulation) technikához, amelyet a nagysebességű modemek használnak 9,6 Kbps feletti sebességnél, és olcsóbb is megvalósítani. Azonban a DMT - megbízhatóbb, összetettebb és rugalmasabb technológia - alkalmasabbnak bizonyult egy általánosan elfogadott szabványhoz.

Amikor a szolgáltatás kereskedelmi forgalomba került, az ADSL -előfizetőknek csak egy dedikált modemet kellett használniuk. A készülék három csatlakozással rendelkezik - telefonbemenet (3.9. Ábra, /); szabványos RJ11 telefonaljzat analóg telefon (3.9, 2. ábra) és egy sodrott érpárú Ethernet -csatlakozó kiszolgálására, amely az ADSL -modemet PC -hez csatlakoztatja (3.9., 3. ábra).

A felhasználói oldalon az ADSL modem nagyfrekvenciás digitális adatokat gyűjt, és továbbítja azokat PC -re vagy hálózatra továbbításra. A telefonszolgáltatási oldalon a digitális előfizetői vonalhozzáférési multiplexer (DSLAM) összeköti az ADSL-felhasználót a nagysebességű internettel a bejövő ADSL-vonalak egyetlen hang- vagy adatkapcsolatba történő összesítésével. A telefonjeleket a kapcsolt telefonhálózatba, a digitális jeleket pedig az internethez nagy sebességű geringen (üvegszál, aszinkron adatátvitel vagy digitális előfizetői vonal) továbbítják.

Jelenleg az ADSL -modemek különböző formái léteznek. Egyesek USB -porton, mások Ethernet -kábelen keresztül csatlakoznak a számítógéphez. A legtöbb eszköz lehetővé teszi
Az internetkapcsolat megosztása több számítógép között. Az integrált modem / útválasztó támogatja a PC -hálózatot, néhányuk integrált tűzfalat is tartalmaz, amelyek különböző szintű védelmet nyújtanak az illetéktelen hozzáférés ellen.

192 csatorna 4 kHz -en 8 Mbps maximális sávszélességet biztosít. Az a tény, hogy az ADSL -szolgáltatásokat korlátozza a 2 Mb / s korlát, a mesterséges sávszélesség -korlátozásoknak és annak a ténynek köszönhető, hogy a tényleges teljesítményszint számos külső körülménytől függ. Ezek közé tartozik a huzalozás hossza, az érzékelővezetékek száma, a lógó párok és a kölcsönös interferencia. A jelcsillapítás a vonal hosszával és gyakoriságával nő, és csökken a huzalátmérő növekedésével. A "lógó pár" egy nyitott vezetékpár, amely párhuzamosan fut a fő vezetékpárral, például minden nem használt telefoncsatlakozó egy lógó pár.

Ha figyelmen kívül hagyja a lógó párok hatását, az ADSL teljesítmény a táblázatban látható módon jeleníthető meg. 3.11.

1999 -ben az Intel, a Microsoft, a Compaq és más berendezésgyártók javaslatai alapján kidolgoztak egy specifikációt, amelyet a Nemzetközi Távközlési Unió (ITU) elfogadott az ADSL univerzális ipari szabványaként, G.922.2 vagy G.lite néven. A szabvány feltételezi, hogy a felhasználók rendszeres hanghívásokat kezdeményezhetnek a digitális adatátvitellel egyidejűleg. Vannak bizonyos korlátozások a sebességre vonatkozóan - 1,5 Mbps az adatok fogadására és 400 Kbps az átvitelre.

ADSL2. 2002 júliusában a Nemzetközi Távközlési Szövetség véglegesítette két új aszimmetrikus digitális előfizetői vonal szabványát, amelyeket G992.3 és G992.4 néven határoztak meg az aszimmetrikus digitális előfizetői vonalra (a továbbiakban: ADSL2).

Az új szabványt úgy tervezték, hogy javítsa az aszimmetrikus digitális előfizetői vonal sebességét és hatótávolságát, jobb teljesítményt elérve hosszú vonalakon keskeny sávú interferencia környezetben. Az ADSL2 sebessége a bejövő és a kimenő információáramokhoz eléri a 12, illetve 1 Mbps -ot, a kommunikációs távolságtól és egyéb körülményektől függően.

A hatékonyság növekedését a következő tényezők okozták:

Továbbfejlesztett modulációs technológia-a négydimenziós rácsos moduláció (16 állapot) és az 1 bites kvadratúra amplitúdó moduláció (QAM) kombinációja, amely különösen az AM sugárzás okozta interferencia elleni fokozott immunitást biztosítja;

Változó számú szolgáltatásbit használata (amelyek az ADSL -ben folyamatosan 32 Kbps sávszélességet foglalnak el) - 4-32 Kbps;

Hatékonyabb kódolás (Reed-Solomon kód módszer alapján).

ADSL2 +. 2003 januárjában az ITU bevezette a G992.5 (ADSL2 +) szabványt - ez az ajánlás megduplázza a downstream sávszélességet, ezáltal növelve az adatsebességet a körülbelül 1,5 km -nél rövidebb telefonvonalakon.

Míg az ADSL2 szabványok 1,1 MHz és 552 kHz downstream sávszélességet határoznak meg, az ADSL2 + 2,2 MHz -re növeli ezt a frekvenciát. Az eredmény a rövidebb telefonvonalak utáni adatátviteli sebesség jelentős növekedése.

Az ADSL2 + segít a kölcsönös interferencia csökkentésében is. Ez különösen akkor lehet hasznos, ha a központi irodából és a távoli terminálból származó aszimmetrikus digitális előfizetői vonalvezetékek ugyanabban a kötegben vannak, amikor az előfizetők otthonába kerülnek. A kölcsönös interferencia jelentősen károsíthatja az adatátviteli sebességet a vonalon.

Az ADSL2 + orvosolhatja ezt a problémát, ha 1,1 MHz alatti frekvenciákat használ a központi állomástól a távoli terminálig, és 1,1 és 2,2 MHz közötti frekvenciákat használ a távoli termináltól az előfizetői állomásig. Ez kiküszöböli a szolgáltatások közötti áthallás nagy részét, és megőrzi a központi iroda adatátviteli sebességét.

Egyéb xDSL technológiák (3.12. Táblázat)

RADSL. 2001 -ben vezették be a Rate Adaptive Digital Subscriber Line (RADSL) specifikációt, amely a helyi vonal hosszának és minőségének megfelelően korrigálja az átviteli sebességet. Korábban az előfizetőknek a helyi telefonközponttól 3,5 km -en belül kellett elhelyezkedniük ahhoz, hogy csatlakozni tudjanak az ADSL -hez. A RADSL esetében a hatótávolság 5,5 km -re bővült, a zajtolerancia pedig 41 -ről 55 dB -re nőtt.

3.12 táblázat: Az xDSL technológiák jellemzői Hálózat típusa Kommunikációs sebesség, Mbps Távolság, km Kimenő adatfolyam Bejövő adatfolyam RDSL 128 kbps 1 600 kbps 7 3,5 5,5 HDSL 2,048 4,0 SDSL 1,544-2,048 3,0 12,96 1,5 VDSL 1,6-2,3 25,82 51,84 1,0 0,3

HDSL. A HDSL technológia szimmetrikus, ami azt jelenti, hogy ugyanaz a sávszélesség biztosított a kimeneti és bemeneti adatfolyamokhoz. Olyan vezetékeket használ, amelyekben 2-3 vagy több csavart érpár található a kábelben. Bár a tipikus hatótávolság (3 km) alacsonyabb, mint az ADSL esetében, hordozható jelismétlőket lehet felszerelni a kapcsolat 1 - 1,5 km -es meghosszabbítására.

SDSL. A technológia hasonló a HDSL -hez, de két kivételtől eltekintve: egyetlen vezetékpárt használnak, és a maximális hossza 3 km.

VDSL. Ez a leggyorsabb digitális előfizetői vonal technológia. A bemeneti adatfolyam sebessége 13-52 Mbit / s, a kimeneti adatfolyam pedig 1,6-2,3 Mbit / s egy vezetékes páron. A maximális kommunikációs távolság azonban csak 300-1500 m, és az ADSL és VDSL berendezések nem kompatibilisek, bár hasonló tömörítési algoritmusokat és modulációs technológiákat alkalmaznak.

Kábelmodemek. A kábelmodemek gyors internet -hozzáférést kínálnak a meglévő kábel -TV szélessávú hálózatok használatával. A technológia inkább otthoni, mint irodai alkalmazásokhoz alkalmas, mivel a lakóövezetek általában vezetékesek.

A tipikus eszközök, például az olyan gyártók által gyártottak, mint a Bay Networks vagy a Motorola, azok a beépülő modulok, amelyek Ethernet, USB vagy FireWire kapcsolaton keresztül csatlakoznak a kliens számítógéphez. A legtöbb esetben a felhasználó kábelmodeméhez egyetlen IP -cím van hozzárendelve, de több IP -cím is megadható több számítógéphez, vagy több számítógép is megoszthat egyetlen IP -címet proxyszerver használatával. A kábelmodem egy vagy két 6 MHz -es TV -csatornát használ.

Mivel a kábeltelevíziós hálózat busz topológiával rendelkezik, a környéken lévő összes kábelmodem megosztja a hozzáférést egyetlen koaxiális kábel gerincével (3.10. Ábra).

A kábelmodem feladata a jel modulálása és demodulálása az adatfolyamba; de az analóg modemekkel való hasonlóság ezzel véget ér. A kábelmodemek tunert is tartalmaznak (az adatjel elválasztásához a sugárzott adatfolyam többi részétől); hálózati adapter alkatrészek

Rizs. 3.10. Kábelmodemeket használó kommunikációs rendszerek

terra, hidak és útválasztók (több számítógéphez való csatlakozáshoz); hálózatkezelő szoftver (hogy a kábelszolgáltató ellenőrizhesse a műveleteket) és titkosítóeszközök (hogy az adatfolyam ne szakadjon meg és ne kerüljön véletlenül a címzetthez).

A kábelnek számos gyakorlati hátránya van az xDSL -hez képest - nem minden ház rendelkezik kábel -TV -vel (és néhányuk soha nem is fogja); ezenkívül sok csatlakoztatott felhasználó esetében még mindig valószínűbb, hogy a számítógép a telefoncsatlakozó közelében található, mint a televízió vagy a kábelcsatlakozó közelében. Sok otthoni felhasználó számára azonban a kábel gyors internet -hozzáférést kínál megfizethető áron. Elméletileg akár 30 Mbps sebesség is lehetséges. A gyakorlatban a kábelszolgáltatók a felfelé irányuló sebességet 512 KB / s, a downstream sebességet 128 KB / s értékre állítják be.